Scale-up e sostenibilità: perché sono strategici nello sviluppo dei processi farmaceutici
Lo sviluppo di nuovi farmaci non si esaurisce nella scoperta della molecola attiva. Una parte decisiva del percorso verso il mercato è rappresentata dallo scale-up dei processi farmaceutici, ovvero il passaggio dalla sintesi in laboratorio alla produzione su scala industriale. Oggi, questo passaggio è sempre più condizionato da requisiti di sostenibilità ambientale, economica e regolatoria, che influenzano in modo diretto le competenze richieste ai giovani laureati e le opportunità di carriera nel settore.
Per chi si affaccia al mondo del lavoro dopo una laurea in ambito scientifico – chimica, farmacia, CTF, biotecnologie, ingegneria chimica, chimica industriale – comprendere le nuove frontiere nello sviluppo dei processi farmaceutici è fondamentale per orientare le proprie scelte formative post laurea e definire un percorso professionale competitivo a livello internazionale.
Che cos è lo scale-up dei processi farmaceutici
Con scale-up farmaceutico si intende l insieme di attività necessarie per trasferire un processo di sintesi o produzione:
- dalla scala di laboratorio (milligrammi o grammi)
- alla scala pilota (chilogrammi)
- fino alla scala industriale (decine o centinaia di chilogrammi, o oltre)
Lo scale-up non è una semplice questione di aumentare i volumi di reazione. Richiede una profonda comprensione:
- della chimica del principio attivo (API, Active Pharmaceutical Ingredient)
- delle proprietà fisico chimiche di reagenti, solventi e intermedi
- delle operazioni unitarie coinvolte (miscelazione, trasferimento di calore e massa, cristallizzazione, filtrazione, essiccazione)
- delle variabili critiche di processo che influenzano resa, purezza e qualità
L obiettivo finale è ottenere un processo:
- riproducibile su larga scala
- robusto rispetto alle variazioni dei parametri
- conforme alle norme GMP (Good Manufacturing Practices)
- economicamente sostenibile e oggi sempre più anche ambientalmente sostenibile
La sostenibilità nei processi farmaceutici: da vincolo a leva strategica
La sostenibilità nello sviluppo dei processi farmaceutici non è più soltanto un tema etico o di immagine aziendale. È diventata un vero e proprio driver di innovazione tecnologica e un criterio di valutazione nelle decisioni di investimento, anche per via delle politiche ESG e delle crescenti aspettative di regolatori, investitori e società.
In ambito farmaceutico, la sostenibilità si declina su tre dimensioni principali:
- Ambientale: riduzione di solventi tossici, consumo energetico, emissioni, rifiuti pericolosi, impatto sulle acque.
- Economica: efficienza d uso delle risorse, riduzione dei costi di processo e di smaltimento, ottimizzazione delle rese.
- Regolatoria e sociale: conformità a normative sempre più stringenti, responsabilità verso i territori in cui sono insediati gli stabilimenti produttivi.
Integrare scale-up e sostenibilità significa ripensare il processo farmaceutico fin dalle prime fasi di sviluppo, per evitare di doverlo correggere in modo costoso e poco efficiente in stadi avanzati.
Nuove frontiere tecnologiche nello sviluppo dei processi farmaceutici
Il binomio scale-up e sostenibilità ha accelerato l adozione di nuove tecnologie e approcci nello sviluppo dei processi farmaceutici. Conoscerli è importante sia per comprendere dove sta andando il settore, sia per orientare i propri percorsi formativi post laurea.
Quality by Design (QbD) e Process Analytical Technology (PAT)
L approccio Quality by Design prevede di progettare il processo in modo sistematico, identificando fin dall inizio:
- i Critical Quality Attributes (CQA) del prodotto
- i Critical Process Parameters (CPP) che influenzano tali attributi
- lo spazio di design entro cui il processo è controllato e robusto
La Process Analytical Technology introduce strumenti analitici in linea o at-line per monitorare in tempo reale il processo, riducendo scarti e fuori specifica. QbD e PAT sono ormai standard attesi da FDA ed EMA, e rappresentano un ambito in cui competenze statistiche, di chimica analitica e di data analysis sono particolarmente apprezzate.
Produzione continua e flow chemistry
La transizione dalla produzione batch alla produzione continua è una delle principali innovazioni nello sviluppo di processi farmaceutici moderni. La flow chemistry, in particolare, consente di condurre reazioni in flusso con importanti vantaggi:
- maggiore sicurezza nella gestione di reagenti pericolosi
- migliore controllo termico e di miscelazione
- scalabilità più semplice, spesso ottenuta per numbering-up anziché per aumento dei volumi
- riduzione dei tempi di ciclo e degli sprechi
Per i giovani laureati, la familiarità con i concetti di chemical engineering, microreattori, dinamica dei fluidi e controllo di processo diventa un elemento distintivo nel curriculum.
Green chemistry e scelta dei solventi
La green chemistry applicata al settore farmaceutico punta a riprogettare i processi per minimizzare l impatto ambientale. Alcuni focus tipici sono:
- uso di solventi a minore impatto (acqua, solventi bio based, solventi riciclabili)
- riduzione del numero di step sintetici e purificazioni intermedie
- aumento della atom economy e riduzione dell E factor
- integrazione di catalisi omogenea ed eterogenea più selettiva
Questi aspetti aprono spazi di specializzazione per laureati con un forte background in chimica organica, catalisi e chimica fisica, interessati a coniugare ricerca applicata e responsabilità ambientale.
Bioprocessi, biotecnologie e nuovi tipi di API
La crescita delle biotecnologie farmaceutiche ha introdotto nuove sfide nello scale-up di prodotti biologici: anticorpi monoclonali, proteine ricombinanti, terapie avanzate (ATMP), vaccini innovativi. Qui la sostenibilità passa anche attraverso:
- ottimizzazione dei bioreattori (upstream) e dei processi di purificazione (downstream)
- riduzione dei consumi di acqua altamente purificata
- sviluppo di materiali monouso più sostenibili
- miglioramento dell efficienza dei processi di fermentazione e coltura cellulare
Le competenze in biotecnologie industriali, ingegneria di bioprocesso e bioseparazioni sono sempre più richieste da big pharma, biotech e CDMO specializzate.
Digitalizzazione, modellistica e intelligenza artificiale
La trasformazione digitale dei processi farmaceutici si traduce in:
- uso di modelli di simulazione (CFD, modelli termici, modelli cinetici) per supportare lo scale-up
- applicazione di modelli di machine learning per ottimizzare parametri di processo
- implementazione di digital twin di linee produttive e impianti
- integrazione di sistemi MES, LIMS e data integrity per il controllo integrato del processo
Per i giovani laureati con competenze ibride tra chimica, ingegneria e data science, questo è uno dei segmenti più dinamici e con maggiori prospettive di crescita.
Percorsi formativi post laurea per specializzarsi in scale-up e sostenibilità
L evoluzione dello sviluppo dei processi farmaceutici richiede profili sempre più interdisciplinari. Dopo la laurea, la scelta di un percorso formativo mirato può fare la differenza nell ingresso in azienda e nelle prospettive di carriera.
Master e corsi specialistici in tecnologia farmaceutica e process development
Molti atenei e enti di formazione propongono master di secondo livello o corsi specialistici dedicati a:
- tecnologia e sviluppo dei processi farmaceutici
- drug development e industrializzazione di API e forme farmaceutiche
- process engineering in ambito chimico farmaceutico
Questi programmi offrono tipicamente moduli su:
- GMP e contesto regolatorio (ICH Q8, Q9, Q10)
- strategie di scale-up e tech transfer
- Quality by Design e PAT
- continuous manufacturing e flow chemistry
- principi di sostenibilità e green chemistry nei processi farmaceutici
Formazione in ambito regolatorio, qualità e convalida
Lo scale-up si interfaccia costantemente con funzioni di Quality Assurance, Quality Control e affari regolatori. Corsi e master focalizzati su:
- regolatorio farmaceutico internazionale
- convalida di processo e cleaning validation
- data integrity e qualità del dato
consentono di acquisire un profilo molto spendibile in aziende che cercano figure in grado di dialogare sia con i reparti produttivi sia con le autorità regolatorie.
Competenze trasversali: data analysis, gestione progetti, soft skills
Oltre alle competenze tecniche, i percorsi formativi più avanzati includono moduli dedicati a:
- data analysis e statistica applicata ai processi
- project management per la gestione di progetti complessi di scale-up
- soft skills: lavoro in team multidisciplinari, comunicazione tecnica, gestione del cambiamento
Questi elementi sono spesso determinanti per l avanzamento di carriera, soprattutto in ruoli di coordinamento e interfaccia tra R&D, produzione, qualità e supply chain.
Sbocchi professionali nello scale-up e nella sostenibilità dei processi farmaceutici
La combinazione tra scale-up e sostenibilità apre una gamma articolata di ruoli professionali in aziende farmaceutiche, CDMO (Contract Development and Manufacturing Organizations), biotech, società di ingegneria e consulenza.
Process Development Scientist
Figura tipicamente inserita nell area Pharmaceutical Development o Chemical Development, si occupa di:
- sviluppare e ottimizzare i processi di sintesi o di formulazione
- valutare diverse route sintetiche anche in ottica green
- supportare la definizione dei parametri critici per lo scale-up
- collaborare con i reparti pilota e produttivi nel tech transfer
Per questo ruolo sono apprezzati laureati in chimica, CTF, farmacia, chimica industriale con specializzazioni in tecnologia farmaceutica e sviluppo di processo.
Process Engineer e Scale-up Engineer
Ruoli più tipicamente ingegneristici, spesso ricoperti da laureati in ingegneria chimica o affini, che si occupano di:
- progettare e dimensionare apparecchiature e linee di produzione
- condurre studi di scale-up e scale-down
- ottimizzare consumi energetici, bilanci di massa e resa globale
- supportare progetti di revamping impiantistico in chiave sostenibile
In questi ruoli, la conoscenza di modellistica di processo, simulazione e principi di sostenibilità industriale è un forte valore aggiunto.
Tech Transfer Specialist
Il Tech Transfer Specialist gestisce il trasferimento di processo:
- dall R&D al reparto pilota
- dallo stabilimento di sviluppo a quello produttivo
- o tra siti produttivi diversi, anche in paesi differenti
È una figura ponte, che deve comprendere sia gli aspetti tecnici sia quelli documentali e regolatori. Le competenze di scale-up, combinante con capacità di problem solving e comunicazione, sono centrali.
Ruoli in ambito qualità, regolatorio e sostenibilità
L attenzione crescente alla sostenibilità porta anche alla nascita o al rafforzamento di ruoli come:
- Sustainability Manager o ESG Specialist in aziende farmaceutiche
- esperti in Life Cycle Assessment (LCA) di processi e prodotti
- professionisti qualità con focus su convalida di processo e ottimizzazione in ottica green
- profili regolatori che integrano nei dossier elementi di sostenibilità di processo
Per questi ruoli è spesso richiesto un background tecnico scientifico con ulteriori competenze acquisite tramite master, corsi o esperienza sul campo in ambito ambientale e di gestione della sostenibilità.
Opportunità di carriera e trend di settore
Il settore farmaceutico vive una fase di forte trasformazione, in cui lo sviluppo sostenibile dei processi è al centro di investimenti significativi. Alcuni trend che incidono direttamente sulle opportunità di carriera sono:
- crescita delle CDMO specializzate in sviluppo e produzione conto terzi
- aumento dei progetti di continuous manufacturing e digitalizzazione degli impianti
- integrazione di criteri ambientali nelle decisioni di scelta di siti produttivi e fornitori
- espansione del segmento biotech e delle terapie avanzate
Per i giovani laureati questo si traduce in un ampia richiesta di profili capaci di coniugare competenze scientifiche solide con sensibilità per la sostenibilità e apertura all innovazione tecnologica.
Come prepararsi: consigli per giovani laureati
Per cogliere al meglio le opportunità offerte dallo scale-up e dalla sostenibilità nei processi farmaceutici, è utile considerare alcune azioni concrete:
- Orientare la formazione post laurea verso master e corsi con moduli specifici su sviluppo di processo, QbD, PAT, green chemistry, continuous manufacturing.
- Curare le competenze quantitative: statistica, design of experiments (DoE), analisi dati di processo.
- Acquisire basi di ingegneria di processo, anche tramite corsi brevi, se si proviene da lauree prettamente chimiche o biologiche.
- Sviluppare competenze digitali: strumenti di simulazione, software di calcolo, principi di data science applicata.
- Valorizzare stage e tirocini in reparti di sviluppo processo, impianti pilota o stabilimenti produttivi farmaceutici.
Investire in una formazione mirata su questi temi consente di proporsi a datori di lavoro nazionali e internazionali con un profilo allineato alle esigenze più attuali del settore.
Conclusioni
Scale-up e sostenibilità rappresentano oggi due facce della stessa medaglia nello sviluppo dei processi farmaceutici. Le aziende sono chiamate a industrializzare i loro prodotti in modo efficiente, sicuro e conforme alle normative, ma anche compatibile con obiettivi ambientali ed economici di lungo periodo.
Per i giovani laureati, questo scenario offre un campo di gioco ricco di sfide tecniche e opportunità professionali. Specializzarsi in process development farmaceutico, padroneggiare strumenti di scale-up e comprendere i principi della sostenibilità industriale significa posizionarsi in un segmento ad alto valore aggiunto, nel cuore dell industria farmaceutica del futuro.
La scelta consapevole di percorsi formativi post laurea orientati a queste tematiche può trasformarsi in un acceleratore di carriera, aprendo le porte non solo ai ruoli tecnici, ma anche a posizioni di coordinamento e strategiche in aziende farmaceutiche, biotech e organizzazioni di sviluppo e produzione conto terzi.
